юридический факультет заочное обучение специальность – юриспруденция Контрольная работа № По концепции современного естествознания. На тему кибернетика и синергетика – науки о самоорганизующихся системах.Слушатель Глазков Э.Н. курс учебная группа Дата отправки на факультет: Место работы и занимаемая должность: Дата регистрации работы факультетом: Индекс, почтовый адрес слушателя: 2000 г. Оглавление. 1. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетик …. 2. Вклад кибернетики в научную картину мира … 9 3. От хаоса к порядку.
Синергетика как наука … 4. Синергетические закономерности … 5. Значение синергетики для современной науки и мировоззрения … 17 Вводная часть. Фронт современной науки простирается от сравнительно част¬ных, конкретных концепций относительно различных областей физи¬ческого и химического мира, до глубочайших теорий, охватывающих различные сферы природы, общества и технической деятельности че¬ловека.
К последним следует отнести кибернетику и синергетику. По¬ражает дерзость новых наук. Первая посягнула на познание механиз¬мов управления в разных системах. Вторая -на проблему самооргани¬зации самой материи, творения нового. Рассмотрим различного рода системы, представляющие на пер¬вый взгляд смесь различных и далеко отстоящих друг от друга пред¬метов и явлений. В мире есть "самодействующие" физические систе¬мы (от атома до планетарных систем и звездных ассоциаций), хими¬ческие системы (например, органические соединения, биополимеры), биологические системы (растения, животное, человек), социальные системы (коллективы, отрасли производства, народное хозяйство, общество в целом). На самом деле, во всех этих системах есть общие свойства: способность к самодействию, подчиненность законам уп¬равления, процессы переработки информации, способность к самона¬стройке и самоорганизации и др. Изучением процессов управления в природе, обществе и технике и занимается наука кибернетика. 1. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов уп¬равления и передачи информации в технических, биологических и социальных системах.
Она сравнительно молода.
Её основателем яв¬ляется американский математик Н. Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу "Кибернетика, или управление их связь в животном и машине". Своё название новая наука получила от древнегреческого слова "кибернетес", что в переводе означает "управляющий", "руле¬вой", "кормчий". Она возникла на стыке математики, теории информации, техники и нейрофизиологии, ее интересовал широкий класс как живых, так и неживых систем.
Со сложными системами управления человек имел дело задолго до кибернетики (управление людьми, машинами; наблюдал регуляционные процессы у живых организмов и т.д.). Но кибернетика выделила общие закономерности управления в различных процессах и системах, а не их специфику. В «докибернетический» период знания об управлении и организации носили «локальный» характер, т.е. в отдельных областях.
Так, еще в 1843 г. польский мыслитель Б. Трентовский опубликовал малоизвестную в настоящее время книгу «Отношении философии к кибернетике как искусству управления народом». В своей книге «Опыт философских наук» в 1834 году известный физик Ампер дал классификацию наук, среди которых третьей по счету стоит кибернетика – наука о текущей политике и практическом управлении государством (обществом). Эволюция представления об управлении происходила в форме накопления, суммирования отдельных данных.
Кибернетика рассматривает проблемы управления уж ком фундаменте, вводя в науку новые теоретические «заделы», новый понятийный, категориальный аппарат. В общую кибернетику обычно включают теорию информации теорию алгоритмов, теорию игр и теорию автоматов, техническую кибернетику. ТЕХНИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА - отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.
К основным задачам кибернетики относятся: 1) установление фактов, общих для управляемых систем или для некоторых их совокупностей; 2) выявление ограничений, свойственных управляемым системам. и установление их происхождения; 3) нахождение общих законов, которым подчиняются управляе¬мые системы; 4) определение путей практического использования установлен¬ных фактов и найденных закономерностей. «Кибернетический» подход к системам характеризуется рядом по¬нятий.
Основные понятия кибернетики: управление, управляющая си¬стема, управляемая система, организация, обратная связь, алгоритм, модель, оптимизация, сигнал и др. Для систем любой природы понятие "управление" можно определить следующим образом: управление - это воздействие на объект, выбранное на основании имеющейся для этого информации из множества возможных воздействий, улучшаю¬щее его функционирование или развитие.
У управляемых систем все¬гда существует некоторое множество возможных изменений, из кото¬рого производится выбор предпочтительного изменения. Если у сис¬темы нет выбора, то не может быть и речи об управлении. Есть существенная разница между работой дачника, орудующе¬го лопатой, и манипуляциями регулировщика - "гибэдэдэшника" на пере¬крестке улиц. Первый оказывает на орудие силовое воздействие, вто¬рой - управляет движением автомобилей.
Управление - это вызов из¬менений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью. Управлять - это и предвидеть те изменения, которые произойдут в системе после подачи управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию). Всякая система управления рассматривается как един¬ство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой си¬стемы - объекта управления. Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней среде.
Поведение любой управля¬емой системы всегда изучается с учетом ее связей с окружающей сре¬дой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, то, выделяя какой-либо объект, необходимо учитывать влияние среды на этот объект и наоборот. Свойством уп¬равляемости может обладать не любая система. Необходимым усло¬вием наличия в системе хотя бы потенциальных возможностей уп¬равления является ее организованность.
Чтобы управление могло функционировать, то есть целе¬направленно изменять объект, оно должно содержать четыре необхо¬димых элемента: 1. Каналы сбора информации о состоянии среды и объекта. 2. Канал воздействия на объект. 3. Цель управления. 4. Способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом можно достичь поставленной цели, располагая информаци¬ей о состоянии среды и объекта. Понятие пели, целенаправленности. Основатель кибернетики Н. Винер писал, что "действие или поведение допускает истолкование как направленность на достижение некоторой цели, т.е. некоторого ко¬нечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с некоторым другим объектом или собы¬тием" (Кибернетика.
М 1968. С. 288). Цель определяется как внеш¬ней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления. Цель должна быть принципиально достижимой, она должна соответ¬ствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой). За счет управляющих воздействий управляемая сис¬тема может целенаправленно изменять свое поведение.
Целенаправ¬ленность управления биологических управляемых систем сформиро¬вана в процессе эволюционного развития живой природы. Она означает стремление организмов к их выживанию и размножению. Целе¬направленность искусственных управляемых систем определяется их разработчиками и пользователями. Понятие обратной связи. Управление по "принципу обратной свя¬зи". Вели между воздействием внешней Среды и реакцией системы устанавливается связь, то мы имеем дело с обратной связью.
Прин¬цип обратной связи характеризует информационную и простран¬ственно-временную зависимость в кибернетической системе. Если по¬ведение системы усиливает внешнее воздействие, то мы имеем дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, -то с отрицатель¬ной обратной связью. Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления. Поведение объекта управляется величиной ошибки в по¬ложении объекта по отношению к стоящей цели. Яркий пример об¬ратной связи - работа термопары в холодильнике.
Понятие информации. Управление - информационный процесс. информация - "пища", "ресурс" управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука, об информации, об информационных системах и процессах. Самый исходный смысл термина "информация" свя¬зан со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие в нашем веке телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффективности про¬цессов передачи, хранения и переработки передаваемых сообщении информации. "Докибернетическое" понятие информации связано с совокупностью сведений, данных и знаний.
Оно стало явно непонятным, неопределенным с возникновением кибернетики. Понятие ин¬формации в кибернетики уточняется в математических "теориях ин¬формации". Это теории статистической, комбинаторной, топологи¬ческой, семантической информации. В отечественной и зарубежной литературе предлагается много разных концепций (определений) информации: 1) информация как отраженное разнообразие, 2) информация как устранение неопределен¬ности (энтропии), 3) информация как связь между управляющей и уп¬равляемой системами, 4) информация как преобразование сообщений, 5) информация как единство содержания и формы (например, мысль - содержание, а само слово, звук - форма), 6) информация - это мера упорядоченности, организации системы в ее связях с окружаю¬щей средой.
Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все определения информация, все виды информации.
К сожалению. такого универсального понятия информации еще не разработано. Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой. например, в минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это овеществленная научная и техническая инфор¬мация, разум общества, ставший предметом. Информация может быть также функциональной, " актуальным управлением". Информация измеримая величина.
Она измеряется в битах. Каковы свойства информации? Первое - способность управлять физическими, химическими, биологическими и социальными процес¬сами. Там, где есть информация, действует управление, а там, где осу¬ществляется управление, непременно наличествует и информация. Вто¬рое свойство информации - способность передаваться на расстоянии (при перемещении инфоносителя). Третье - способность информации подвергаться переработке. Четвертое - способность сохраняться в те¬чение любых промежутков времени и изменяться во времени.
Пятое свойство - способность переходить из пассивной формы в активную. Например, когда извлекается из "памяти" для построения тех или иных структур (синтез белка, создание текста на компьютере и т. д.). Информация существенно влияет на ускоренное развитие науки. систем управления, техники и различных отраслей народного хозяй¬ства. Политика, политическое управление, экономика - это концент¬рированная смысловая информация, т. е. такая, которая перерабаты¬вается человеческим сознанием и реализуется в различных социальных сферах.
Она обусловлена политическими, экономическими потребно¬стями общества и циркулирует в процессе управления производством и обществом. Социальная информация играет огромную роль в обес¬печении правопорядка, работы правоохранительных органов, в деле образования и воспитания подрастающих поколений. Информация -неисчерпаемый ресурс общества. Информация - первооснова мира, всего сущего. Современным научным обобщением всех информаци¬онных процессов в природе и обществе явилась информациология -генерализованная наука о природе информации и законах информа¬ции. Понятие самоорганизации.
В современную науку это понятие вош¬ло через идеи кибернетики. Процесс самоорганизации систем обус¬ловлен таким неэнтропийным процессом, как управление. Энтропия -мера неорганизованности, хаоса. Энтропия и информация, как пра¬вило, рассматриваются совместно. Информация - это то, что устра¬няет неопределенность, количество "снятой" неопределенности.
Тен¬денция к определенности, к повышению информативности - процесс негэнтропийный (процесс с обратным знаком). Термин "самоорганизующаяся система" ввел кибернетик У. Росс Эшби для описания кибернетических систем. Для самоорганизующихся систем характерны: 1) Способность активно взаимодействовать со средой, изменять ее в направлении, обеспечивающим более успешное функционирование системы: 2)наличие определенной гибкости структуры или адаптивного механизма, выработанного в ходе эволюции; 3)непредсказуемость поведения самоорганизующихся систем; 4)способность учитывать прошлый опыт или возможность науче¬ния. Одним из первых объектов, к которым были применены принци¬пы самоорганизации, был головной мозг. Использование понятий и идей кибернетики в вопросах физики, химии, биологии, социологии, психологии и других науках дали превосходные всходы, позволили глубоко продвинуться в сущность процессов, протекающих в неживой и живой природе.
Нет никакого сомнения в том, что грядущий XXI век и прогресс естествознания и науки всей будет протекать по линии изучения закономерностей уп¬равляющих процессов в сложноорганизованных системах.
Самоорга¬низующаяся система - это познавательная модель науки XXI века. 2.
Кибернетика устранила ту принципиально неполную научную картину мира, ... Самая глубокая при¬чина сопряжения пространства и времени, а равно все... Современные ЭВМ (компьютеры) - универсальные преобразователи информаци... Живые организмы и социальные системы питаются отри¬цательной энтропией... Опыт развития науки последнего времени показал, что реальный мир со¬ст...